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過氧化氫工作液中蒽醌的降解與再生-張濤
2017-7-13 閱讀(2071)
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雙氧水是一種重要的無機化工原料和精細化工產品，廣泛應用于化工、紡織、造紙、食品、醫藥、冶金、電子、農業、軍事和環保等領域。隨著經濟的快速發展，雙氧水的應用領域不斷開拓，雙氧水的需求量也越來越大。目前，國內外生產雙氧水的主要方法是蒽醌法［1-3］ 。但在其循環生產過程中容易產生大量降解物，它們裹帶工作液中的有效蒽醌、磷酸三辛酯、重芳烴等有機成份使工作液的表面張力下降，粘度增加，系統阻力增高，有效成份流失，導致雙氧水產率降低、質量下降、生產成本提高。因此，工作液中有效蒽醌的降解與再生問題是需要著重研究的課題。本文對雙氧水工作液中的降解和再生問題進行重點介紹。
1 降解物的成份與含量
在工作液的循環過程中，有效蒽醌不斷進行氫化、氧化反應，同時會有一些副反應的發生使其失去生產雙氧水的能力，此現象稱之為蒽醌的降解。在實際的生產過程中，由于工作液組成較為復雜，其中發生的反應繁多，到目前為止，也僅弄清楚了某些部分。蒽醌法工藝由黎明化工研究院研發，隨后又對其降解物進行了更深一步的研究。曾合成并鑒定出工作液中的一部分降解物 ［4］ ，它們是:2-乙基蒽酮、2-乙基羥基蒽酮和四氫-2-乙基蒽醌環氧化物。郭緒明等［5］ 鑒定出了兩種新的降解物:四氫-2-乙基羥基蒽酮和六氫-2-乙基羥基蒽酮。Drelink-iewicz ［6］ 通過對 2-乙基蒽醌的深度氫化，然后利用液相色譜、薄層色譜、紅外光譜、核磁共振波譜等方法鑒定出 2-乙基蒽、2-乙基蒽酮、四氫-2-乙基蒽、六氫-2-乙基蒽、八氫-2-乙基蒽醌和十氫-2-乙基蒽醌等一系列降解物的存在。段正康等［7-8］ 對工作液中降解物的種類與含量進行了定性和定量分析。通過分析得到了工作液中主要降解物的種類為四氫-2-乙基蒽醌的同分異構體、六氫-2-乙基蒽醌環氧化合物、四氫-2-乙基蒽醌環氧化合物和六氫-2-乙基蒽醌，各個組份獨自的含量在工作液中占 0. 1%-0. 5%之間。同時，還鑒定出 2-乙基蒽酮、八氫-2-乙基蒽醌、2-乙基羥基蒽醌、二氫-2-乙基蒽醌環氧化合物、八氫-2-乙基-二羥基蒽醌二環氧化合物、2-乙基蒽醌異構體和四氫-2-乙基蒽酮異構體等的存在，但這些組分含量很低，在工作液中的含量均小于 0. 1%。
2 降解機理
根據雙氧水的生產原理以及已經被鑒定出的降解物種類，工作液中有效蒽醌的降解可以分成氫化降解和氧化降解，其中氫化降解包括蒽醌芳環的深度氫化和羰基鍵的氫解。2. 1 蒽醌芳環的深度氫化蒽醌芳環的氫化主要是指 2-乙基氫蒽醌和四氫-2-乙基氫蒽醌的深度氫化。氫化過程的機理是在鈀催化劑的存在下，蒽醌中羰基雙鍵上發生加氫反應被還原為氫蒽醌，生成的氫蒽醌與蒽醌通過氫鍵相結合，形成相應的分子化合物蒽醌氫蒽醌。但由于蒽醌中的兩個羰基屬于第二類定位基，該定位基使旁邊的兩個苯環鈍化，使得在苯環上的取代反應變得困難，同時，β 位烷基降低了苯環加氫的反應速度，使其容易發生深度氫化副反應［9］ 。
